新年伊始，沃尔沃正式宣布其无人驾驶系统Ride Pilot，也开始部署车队在加州公开测试，并公开招募测试自愿者。

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沃尔沃使用的激光雷达十分抢眼，这是Luminar提供的Iris激光雷达。

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Iris是Luminar的第二代产品，和第一代产品也就是上图的Hydra相比，第一代产品只考虑性能不考虑车规，使用了两个电机以及激光打印机才用的多边形扫描器，运动部件非常多，体积巨大。第二代产品Iris则迎合车规，牺牲了不少性能，体积非常小，产品设计差异极大，就像是两个完全不同厂家的产品。

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上图为第一代产品Hydra的参数，单从温度范围就可以看出完全达不到车规。

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上图为第二代产品Iris参数，垂直精度从0.03降低到0.05度，FOV缩窄，水平精度有所提升。防尘、防水、震动、冲击、温度都做了对应增强，Luminar是如何做到车规的呢？

Luminar两代产品共同点是均采用1550纳米的光纤激光器，Luminar不是一开始就选择了1550纳米，而是一开始就选择了光纤激光器，因为目前的光纤激光放大主要针对的是1550纳米波段，因此Luminar也不得不选择1550纳米，光纤激光器是Luminar唯一核心竞争力，由中国厂家代工的，1550纳米的光电探测或者说接收二极管重要程度远低于光纤激光器。光纤激光器比传统激光雷达用的激光二极管能量密度大约高100倍，这是Luminar激光雷达性能超强的唯一原因，使用光纤激光器的另一个好处是光纤激光发生器可以放在后备箱，通过光纤将激光传送到挡风玻璃处，让激光雷达的体积大幅缩小。这也是Luminar对激光安全的描述都是Export Control的原因。

第一代激光雷达使用了多边形扫描器，很难过车规。第二代则使用了全固态的DMD扫描，达到车规比较容易。Luminar的专利说明里对Iris的设计做了详细描述。

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Iris原理图如上，关键元件就是代号400的DMD，没错这就是德州仪器发明的DMD，数字微镜。在DLP投影领域广泛应用，奔驰S级的AR-HUD和车灯都是DLP投影。

DMD是一种MEMS器件，德州仪器使用半导体工艺将23到800万个小镜子与独立控制电路做成芯片，类似于CMOS存储单元，在运行期间，DMD 控制器为每个基本存储单元加载一个“1”或一个“0”。接下来会施加镜片复位脉冲，这会引起每个微镜静电偏离大约一个铰链，从而达到相应的 +/-°状态。由于会受到两个弹簧顶针的阻力而物理停止，这两个有效状态的偏离角度是可重复的。在投影系统中，+°状态对应“开”像素，-°状态对应“关”像素。通过对每个镜片的开/关占空比进行编程来创建灰度图形，并且可以多路复用多个光源以创建 RGB 全彩图像。在其他应用中，+/-°状态可为两个通用输出端口提供一个图形及其反向图形。德州仪器DLP 产品系列提供配备 +/-12°状态以及 +/-17°状态的芯片。

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Luminar应该使用了德州仪器最便宜的DMD芯片，像素为640*360，即23万个小镜子，每个小镜子都可以单独控制其开关状态。

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让最边缘的第一行的一个镜子偏转。

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再让第二行的镜子偏转，依次类推，最终会形成光束扫描的结果。

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控制微镜开启的范围和速度就能控制扫描的精度和帧率，控制微镜的开启次序就能控制扫描方向。

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检出Detector也是个阵列，有点类似于DMD，检测到激光后就激发输出电流。

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被激发的单元会产生脉冲电流，电流的大小与发射光的强度成正比，这有点类似CMOS图像传感器，或者说传统激光雷达的强度成像，也可以根据发射脉冲与接收脉冲的时间差即ToF计算距离。

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这样设计的缺陷是有可能形成一个图像空洞，或者说断裂，Luminar的设计里是再加一个传统摄像头来弥补。两者互为补充，一个是3D图像，一个是2D图像。

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DMD激光雷达还有一些好处，首先是环境光影响小，因为微镜是跟着激光走的，环境光不会引发微镜动作。其次是光效率高，DMD的设计在红外波段或者说包含1550纳米的SWIR波段效率最高，大约有70%，在900-1100纳米波段效率只有40%。因为DMD激光雷达对环境光不敏感，噪音较低，因此其Detector的APD（雪崩二极管）或SiPM（硅光电倍增管）可以设置比较高的增益，即偏流可以加大。 

Luminar Iris激光雷达自然也有缺点，首先是缺乏成本下降空间，DMD是成熟了30年的技术，其价格已无下降空间，即使加大采购量也不会降价多少。光纤激光器也是成熟产品，价格没有下降空间。Iris的成本估计大约1500-2000美元，即使量增加到每年10万，成本恐怕也不会低于1000-1500美元。再次是垂直FOV窄，DMD的偏转角度有限，垂直FOV自然窄，在近距离可能出现盲区。最后，可能会出现空洞或断裂，虽然这只是一闪而过，但这就是非结构化数据，在算法上需要特别开发，可能需要另外配合一个传统摄像头来互补。优点就是车规级没问题，可以勉强算全固态，性能较强，体积很小。 

也有人觉得头顶这个激光雷达不美观，不过仁者见仁，智者见智。要与传统车外观无任何区别还是得等终极激光雷达——Flash激光雷达。